新疆额尔齐斯河天然杨柳林生产力与碳密度的研究
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摘要
本文以新疆阿勒泰地区额尔齐斯河北屯段天然分布的欧洲黑杨、苦杨、额河杂交杨、银白杨、银灰杨和白柳6种林分为研究对象,重点在主要树种的生长规律,6种林分的生物量及分布规律,林分乔木层树种、林下灌木层、草本层及枯落物层含碳率的测定,林分碳密度及空间分布特征等方面进行了研究。
1、采用标准地法与树干解析法,对样地内标准木进行树干解析,研究了额尔齐斯河天然林林木生长规律,研究表明:
额尔齐斯河天然杨柳林6种林木的生长基本上符合树木的一般生长规律。树高、胸径和材积的生长曲线为“S”形曲线,其中以材积最为典型。额尔齐斯河天然林6种林木的树高、胸径、材积生长并不同时进入生长高峰期,树高最早进入生长高峰期,年龄为10～25a,之后是胸径,为22～38a,最晚是材积,为30～50a。额尔齐斯河天然林6种林分除了银白杨林以外,大部分接近正常生长林分的上限值(0.5),表明各林分密度基本合理。
2、采用标准地法和回归模型分析方法,研究了额尔齐斯河天然杨柳林6种林分的营养器官生物量分布规律,林分生物量在乔木层、灌木层、草本层和枯落物层垂直分布规律以及在河岸环境梯度上水平分布规律:
额尔齐斯河天然杨柳林欧洲黑杨、苦杨、额河杂交杨、银白杨、银灰杨和白柳6种林分生物量分别为:175.303、145.018、143.224、188.400、152.889、148.134 t·hm~(-2);乔木层生物量依次为:160.416、128.978、131.979、178.575、148.478、141.362 t·hm~(-2);灌木层生物量依次为:10.875、11.243、7.164、5.618、0.448、4.319 t·hm~(-2);草本层生物量依次为:3.469、4.336、3.744、3.129、2.581、1.799 t·hm~(-2);枯落物层生物量依次为:0.543、0.461、0.337、1.078、1.382、0.654 t·hm~(-2)。
额尔齐斯河天然杨柳林生物量在垂直层次分布均以乔木层生物量占林分生物量的绝对优势,约占林分总生物量的88.94%～97.71%;灌木层生物量占林分总生物量的0.29%～7.75%;而草本层生物量比重较小,占林分总生物量的1.21%～2.99%;枯落物层生物量最小,仅占0.23%～0.90%,呈“倒金字塔型”分布;林分生物量随着垂直河岸方向的环境梯度变化呈一定的水平分布规律,随着与河道距离的增加,乔木层和灌木层生物量均呈“低-高-低”的单峰形式,草本层生物量占林分生物量的比重逐渐减小,呈显著的线性递减趋势,表现出明显的水平分布特征。
建立了苦杨、额河杂交杨、银白杨和白柳4种树的单株生物量(M)和胸径(D)之间的幂函数回归方程M=aDb,具有较高的拟合系数(0.884～0.984)。
3、采用干烧法对6种林分各组分的含碳率进行了测定,并结合林分生物量对林分碳密度进行了分析,研究表明:
额尔齐斯河6种林分的乔木层各器官平均含碳率分别为欧洲黑杨0.4561,苦杨0.4598,额河杂交杨0.4585,银白杨0.4641,银灰杨林0.4491,白柳0.4508。灌木层器官平均含碳率为0.4570,草本层平均含碳率为0.3382,枯落物层平均含碳率为0.4165。
额尔齐斯河天然林欧洲黑杨、苦杨、额河杂交杨、银白杨、银灰杨、白柳6种林分乔木层的碳密度依次为:74.6699、60.5297、61.2832、83.9391、67.4913、64.0599 t·hm~(-2);灌木层碳密度依次为:4.802、4.9606、3.1625、2.4825、0.1977、1.9058 t·hm~(-2);草本层碳密度依次为:1.1340、1.4317、1.2242、1.0346、0.8602、0.5932 t·hm~(-2);枯落物层碳密度依次为:0.2207、0.1874、0.1370、0.4382、0.5618、0.2659 t·hm~(-2)。
本文研究了额尔齐斯河天然杨柳林林木生长规律、森林生物量和生产力特点、林分碳密度及其分布特征,为保护与合理利用该地区的森林生物资源提供科学依据;为评价额尔齐斯河天然杨柳林林木生长的立地适应性,为选择植被恢复树种和配置合理结构提供依据,而且对评价额尔齐斯河天然杨柳林林分的生长效应和生态效应具有重要参考价值;本研究填补了我国新疆额北部额尔齐斯河流域林木生长规律、森林生物量和碳密度的研究空白;为我国新疆森林生态系统碳循环研究提供了部分基础研究数据。
This paper does investigations on six natural poplar and willow forest stands of Ergis river in Aletai Xinjiang:Populus nigra,P.laurifolia,P.jrtyschensis,P.alba, P. canescens and Salix alba, and focuses on stand biomass estimate, organic carbon ratio measures of tree layer, shrub layer and herb layer, litter fall carbon ratio measures, carbon density and spatial distribution characteristic, growth law and diameter distribution law.
1. Using sample plot and stem analysis method to measure stem analysis in standard land, we studied growth law and diameter distribution law of wild forest in Ergis river.
Growth of six natural poplar and willow forest trees accord with common growth law of trees. Growth curve of tree height, DBH and volume were“S”pattern and growth curve of volume was most typical.
The mature period of tree height, DBH and volume growth of six species in Ergis were inconsistency. The mature period of tree height was the earliest(10～25a),and then was DBH(22～38a), volume was the latest(30～50a).
In the sequence of diameter Structure and density structure in six forest stands: P.canescens>P.nigra>P.jrtyschensis>P.laurifolia>S.alba>P.alba,density of six forest stands are reasonable.
2.By method of sample plot and empirical model, we studied community and individual biomass distribution law of tree layer structure, shrub layer, herb layer and litter layer, the horizontal distribution pattern of environmental gradient were as follows:
In the sequence of community biomass of six forest stands P.nigra, P.laurifolia, P.jrtyschensis,P.alba,P.canescens and S.alba were 175.303, 145.018, 143.224, 188.400, 152.889, 148.134 t·hm~(-2); In the sequence of tree layer biomass: 160.416、128.978、131.979、178.575、148.478、141.362 t·hm~(-2); In the sequence of shrub layer biomass: 10.875、11.243、7.164、5.618、0.448、4.319 t·hm~(-2); In the sequence of herb layer biomass: 3.469、4.336、3.744、3.129、2.581、1.799 t·hm~(-2); In the sequence of litter fall biomass: 0.543、0.461、0.337、1.078、1.382、0.654 t·hm~(-2).
Biomass vertical distribution of natural poplar and willow forest in Ergis river, biomass of tree layer took advantage ratio 88.94%～97.71% in community biomass; Biomass of shrub layer account for 0.29%～7.75%; Biomass of herb layer account for 1.21%～2.99%; Biomass of litter layer account for 0.23%～0.90%.With the horizontal distribution pattern of environmental gradient change, community biomass increased along with distance increased. Tree layer and shrub layer biomass presents a single peak, The ratio of herb layer biomass account for total biomass decreases gradually and presents horizontal distribution characteristics.
With mathematical models correlations and results showed simulate regression equations about individual tree biomass M and DBH, M=aDb the correlations are prominent, and the simulative of Power equation is best 0.884～0.984.
3.The sintering method was used to measure carbon content rate of 6 forest stands and combined with community biomass to analysis carbon density of six forest stands.
Carbon content rate of tree layer of Six forest stands in Ergis river were P.nigra 0.4561, P.laurifolia 0.4598, P.jrtyschensis 0.4585, P.alba 0.4641, P.canescens 0.4491, S.alba 0.4508.Mean carbon content rate of shrub layer is 0.4570,herb layer 0.3382, litter layer 0.4165.
In the sequence of carbon density of tree layer of six forest stands P.nigra, P.laurifolia, P.jrtyschensis,P.alba,P.canescens and S.alba were 74.6699, 60.5297, 61.2832, 83.9391, 67.4913, 64.0599 t·hm~(-2); In the sequence of carbon density of shrub layer 4.802, 4.9606, 3.1625, 2.4825, 0.1977, 1.9058 t·hm~(-2); In the sequence of carbon density of herb layer 1.1340, 1.4317, 1.2242, 1.0346, 0.8602, 0.5932 t·hm~(-2); In the sequence of carbon density of litter layer: 0.2207、0.1874、0.1370、0.4382、0.5618、0.2659 t·hm~(-2).
This research provided the scientific basis that people know the forest biomass and productivity characteristic,for protecting and using the forest living resources of Ergis river reasonably; Provided the basis for evaluating the adaptability which the main species growing of natural poplar and willow forest in Ergis river, for the species choice of vegetation restoration and the allocation reasonable structures, moreover has important reference values to evaluate the growth effect and the ecological effect of Ergis river natural poplar and willow forest;This dissertation filled the research vacaney on forest biomass, carbon density and growth law of north forest in Ergis river in Xinjiang; Provided some basic data for research on carbon cycle of forest ecosystem in Xinjiang of China.
1、采用标准地法与树干解析法,对样地内标准木进行树干解析,研究了额尔齐斯河天然林林木生长规律,研究表明:
额尔齐斯河天然杨柳林6种林木的生长基本上符合树木的一般生长规律。树高、胸径和材积的生长曲线为“S”形曲线,其中以材积最为典型。额尔齐斯河天然林6种林木的树高、胸径、材积生长并不同时进入生长高峰期,树高最早进入生长高峰期,年龄为10～25a,之后是胸径,为22～38a,最晚是材积,为30～50a。额尔齐斯河天然林6种林分除了银白杨林以外,大部分接近正常生长林分的上限值(0.5),表明各林分密度基本合理。
2、采用标准地法和回归模型分析方法,研究了额尔齐斯河天然杨柳林6种林分的营养器官生物量分布规律,林分生物量在乔木层、灌木层、草本层和枯落物层垂直分布规律以及在河岸环境梯度上水平分布规律:
额尔齐斯河天然杨柳林欧洲黑杨、苦杨、额河杂交杨、银白杨、银灰杨和白柳6种林分生物量分别为:175.303、145.018、143.224、188.400、152.889、148.134 t·hm~(-2);乔木层生物量依次为:160.416、128.978、131.979、178.575、148.478、141.362 t·hm~(-2);灌木层生物量依次为:10.875、11.243、7.164、5.618、0.448、4.319 t·hm~(-2);草本层生物量依次为:3.469、4.336、3.744、3.129、2.581、1.799 t·hm~(-2);枯落物层生物量依次为:0.543、0.461、0.337、1.078、1.382、0.654 t·hm~(-2)。
额尔齐斯河天然杨柳林生物量在垂直层次分布均以乔木层生物量占林分生物量的绝对优势,约占林分总生物量的88.94%～97.71%;灌木层生物量占林分总生物量的0.29%～7.75%;而草本层生物量比重较小,占林分总生物量的1.21%～2.99%;枯落物层生物量最小,仅占0.23%～0.90%,呈“倒金字塔型”分布;林分生物量随着垂直河岸方向的环境梯度变化呈一定的水平分布规律,随着与河道距离的增加,乔木层和灌木层生物量均呈“低-高-低”的单峰形式,草本层生物量占林分生物量的比重逐渐减小,呈显著的线性递减趋势,表现出明显的水平分布特征。
建立了苦杨、额河杂交杨、银白杨和白柳4种树的单株生物量(M)和胸径(D)之间的幂函数回归方程M=aDb,具有较高的拟合系数(0.884～0.984)。
3、采用干烧法对6种林分各组分的含碳率进行了测定,并结合林分生物量对林分碳密度进行了分析,研究表明:
额尔齐斯河6种林分的乔木层各器官平均含碳率分别为欧洲黑杨0.4561,苦杨0.4598,额河杂交杨0.4585,银白杨0.4641,银灰杨林0.4491,白柳0.4508。灌木层器官平均含碳率为0.4570,草本层平均含碳率为0.3382,枯落物层平均含碳率为0.4165。
额尔齐斯河天然林欧洲黑杨、苦杨、额河杂交杨、银白杨、银灰杨、白柳6种林分乔木层的碳密度依次为:74.6699、60.5297、61.2832、83.9391、67.4913、64.0599 t·hm~(-2);灌木层碳密度依次为:4.802、4.9606、3.1625、2.4825、0.1977、1.9058 t·hm~(-2);草本层碳密度依次为:1.1340、1.4317、1.2242、1.0346、0.8602、0.5932 t·hm~(-2);枯落物层碳密度依次为:0.2207、0.1874、0.1370、0.4382、0.5618、0.2659 t·hm~(-2)。
本文研究了额尔齐斯河天然杨柳林林木生长规律、森林生物量和生产力特点、林分碳密度及其分布特征,为保护与合理利用该地区的森林生物资源提供科学依据;为评价额尔齐斯河天然杨柳林林木生长的立地适应性,为选择植被恢复树种和配置合理结构提供依据,而且对评价额尔齐斯河天然杨柳林林分的生长效应和生态效应具有重要参考价值;本研究填补了我国新疆额北部额尔齐斯河流域林木生长规律、森林生物量和碳密度的研究空白;为我国新疆森林生态系统碳循环研究提供了部分基础研究数据。
This paper does investigations on six natural poplar and willow forest stands of Ergis river in Aletai Xinjiang:Populus nigra,P.laurifolia,P.jrtyschensis,P.alba, P. canescens and Salix alba, and focuses on stand biomass estimate, organic carbon ratio measures of tree layer, shrub layer and herb layer, litter fall carbon ratio measures, carbon density and spatial distribution characteristic, growth law and diameter distribution law.
1. Using sample plot and stem analysis method to measure stem analysis in standard land, we studied growth law and diameter distribution law of wild forest in Ergis river.
Growth of six natural poplar and willow forest trees accord with common growth law of trees. Growth curve of tree height, DBH and volume were“S”pattern and growth curve of volume was most typical.
The mature period of tree height, DBH and volume growth of six species in Ergis were inconsistency. The mature period of tree height was the earliest(10～25a),and then was DBH(22～38a), volume was the latest(30～50a).
In the sequence of diameter Structure and density structure in six forest stands: P.canescens>P.nigra>P.jrtyschensis>P.laurifolia>S.alba>P.alba,density of six forest stands are reasonable.
2.By method of sample plot and empirical model, we studied community and individual biomass distribution law of tree layer structure, shrub layer, herb layer and litter layer, the horizontal distribution pattern of environmental gradient were as follows:
In the sequence of community biomass of six forest stands P.nigra, P.laurifolia, P.jrtyschensis,P.alba,P.canescens and S.alba were 175.303, 145.018, 143.224, 188.400, 152.889, 148.134 t·hm~(-2); In the sequence of tree layer biomass: 160.416、128.978、131.979、178.575、148.478、141.362 t·hm~(-2); In the sequence of shrub layer biomass: 10.875、11.243、7.164、5.618、0.448、4.319 t·hm~(-2); In the sequence of herb layer biomass: 3.469、4.336、3.744、3.129、2.581、1.799 t·hm~(-2); In the sequence of litter fall biomass: 0.543、0.461、0.337、1.078、1.382、0.654 t·hm~(-2).
Biomass vertical distribution of natural poplar and willow forest in Ergis river, biomass of tree layer took advantage ratio 88.94%～97.71% in community biomass; Biomass of shrub layer account for 0.29%～7.75%; Biomass of herb layer account for 1.21%～2.99%; Biomass of litter layer account for 0.23%～0.90%.With the horizontal distribution pattern of environmental gradient change, community biomass increased along with distance increased. Tree layer and shrub layer biomass presents a single peak, The ratio of herb layer biomass account for total biomass decreases gradually and presents horizontal distribution characteristics.
With mathematical models correlations and results showed simulate regression equations about individual tree biomass M and DBH, M=aDb the correlations are prominent, and the simulative of Power equation is best 0.884～0.984.
3.The sintering method was used to measure carbon content rate of 6 forest stands and combined with community biomass to analysis carbon density of six forest stands.
Carbon content rate of tree layer of Six forest stands in Ergis river were P.nigra 0.4561, P.laurifolia 0.4598, P.jrtyschensis 0.4585, P.alba 0.4641, P.canescens 0.4491, S.alba 0.4508.Mean carbon content rate of shrub layer is 0.4570,herb layer 0.3382, litter layer 0.4165.
In the sequence of carbon density of tree layer of six forest stands P.nigra, P.laurifolia, P.jrtyschensis,P.alba,P.canescens and S.alba were 74.6699, 60.5297, 61.2832, 83.9391, 67.4913, 64.0599 t·hm~(-2); In the sequence of carbon density of shrub layer 4.802, 4.9606, 3.1625, 2.4825, 0.1977, 1.9058 t·hm~(-2); In the sequence of carbon density of herb layer 1.1340, 1.4317, 1.2242, 1.0346, 0.8602, 0.5932 t·hm~(-2); In the sequence of carbon density of litter layer: 0.2207、0.1874、0.1370、0.4382、0.5618、0.2659 t·hm~(-2).
This research provided the scientific basis that people know the forest biomass and productivity characteristic,for protecting and using the forest living resources of Ergis river reasonably; Provided the basis for evaluating the adaptability which the main species growing of natural poplar and willow forest in Ergis river, for the species choice of vegetation restoration and the allocation reasonable structures, moreover has important reference values to evaluate the growth effect and the ecological effect of Ergis river natural poplar and willow forest;This dissertation filled the research vacaney on forest biomass, carbon density and growth law of north forest in Ergis river in Xinjiang; Provided some basic data for research on carbon cycle of forest ecosystem in Xinjiang of China.
引文
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